ITMO
en/ en

ISSN: 1023-5086

en/

ISSN: 1023-5086

Научно-технический

Оптический журнал

Полнотекстовый перевод журнала на английский язык издаётся Optica Publishing Group под названием “Journal of Optical Technology“

Подача статьи Подать статью
Больше информации Назад

DOI: 10.17586/1023-5086-2026-93-02-70-78

Оптический реверсивный затвор Таплияла–Ранганатана с микрорезонатором: проектирование, анализ и применение

Bhuvaneswari Viswanathan, Yuvaraj Sivagnanam, Manjur Hossain
Ссылка для цитирования:

Bhuvaneswari Viswanathan, Yuvaraj Sivagnanam, Manjur Hossain All-optical reversible Thapliyal–Ranganathan gate employing microring resonator and its application: design and analysis (Оптический реверсивный затвор Таплияла–Ранганатана с микрорезонатором: проектирование, анализ и применение) [на англ. языке] // Оптический журнал. 2026. Т. 93. № 2. С. 70–78. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-02-70-78

 

Bhuvaneswari Viswanathan, Yuvaraj Sivagnanam, Manjur Hossain. All-optical reversible Thapliyal–Ranganathan gate employing microring resonator and its application: design and analysis (Оптический реверсивный затвор Таплияла–Ранганатана с микрорезонатором: проектирование, анализ и применение) [in English] // Opticheskii Zhurnal. 2026. V. 93. № 2. P. 70–78. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-02-70-78

Ссылка на англоязычную версию:
-
Аннотация:

Предмет исследования. Анализ параметров и проектирование обратимых логических схем на основе оптических элементов. Цель исследования. Минимизация неиспользуемых выходных сигналов и снижение квантовых затрат в обратимых логических схемах на основе оптических элементов. Метод. Полностью оптический реверсивный затвор Таплиала–Ранганатана на основе кремниевого микрорезонатора был проанализирован с использованием MATLAB. Основные результаты. Производительность была оценена с точки зрения коэффициента затухания, контрастности, амплитудной модуляции и коэффициента включения–выключения, и были получены значения 15,94, 22,85, 0,2 и 35,11 дБ соответственно. Практическая значимость. Найденные оптимальные параметры позволяют повысить эффективность использования логических схем на основе оптических элементов для их использования в фотонных обратимых вычислительных системах.

Ключевые слова:

реверсивный логический элемент, затвор Таплияла–Ранганатана, оптический переключатель, микрорезонатор

Коды OCIS: 060.2370

Список источников:
  1. Landauer R. Irreversibility and heat generation in the computing process // IBM journal of research and development. 1961. V. 5. № 3. P. 183–191. https://doi.org/10.1147/rd.53.0183
  2. Bennett C.H. Logical reversibility of computation // IBM journal of Research and Development. 1973. V. 17. № 6. P. 525–32. https://doi.org/10.1147/rd.176.0525
  3. Fredkin E. An informational process based on reversible universal cellular automata // Physica D: Nonlinear Phenomena. 1990. V. 45. № 1–3. P. 254–70. https://doi.org/10.1016/0167-2789(90)90186-S
  4. Fredkin E, Toffoli T. Conservative logic // International Journal of theoretical physics. 1982. V. 21. № 3. P. 219–53. https://doi.org/10.1007/BF01857727
  5. Peres A. Reversible logic and quantum computers // Physical review A. 1985. V. 32. № 6. P. 3266. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.32.3266
  6. Feynman RP. Quantum mechanical computers // Found. Phys. 1986. V. 16. № 6. P. 507–32. https://doi.org/10.1515/9781400886975-036
  7. Kotb A., Zoiros K.E., Guo C. All-optical XOR, NOR, and NAND logic functions with parallel semiconductor optical amplifier-based Mach–Zehnder interferometer modules // Optics & laser technology. 2018. V. 108. P. 426–33. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2018.0027
  8. Maji K., Mukherjee K., Raja A. Frequency encoded all-optical universal logic gates using terahertz optical asymmetric demultiplexer // IJPOT. 2018. V. 4. № 3. P. 1–7.
  9. Bharti G.K., Rakshit J.K., Singh M.P., Yupapin P. Design of all-optical universal logic gates using mode-conversion in single silicon microring resonator // Journal of Nanophotonics. 2019. V. 13. № 3. P. 036002. https://doi.org/10.1117/1.JNP.13.036002
  10. Bharti G.K., Rakshit J.K. Micro-ring resonator based all optical reversible logic gates and its applications // Optoelectron. Adv. Mater. Rapid Commun. 2019. V. 13. № 1–2. P. 10–19.
  11. Kumar K.S., Mahanty S., Kumar A., Kumari N., Shekhar S., Wagisha O. Implementation of optimized all-optical TR logic gate using the micro-ring resonator structure // In 2024 5th International Conference on Recent Trends in Computer Science and Technology (ICRTCST). 2024. P. 659–663. https://doi.org/10.1109/ICRTCST61793.2024.10578516
  12. Rakshit J.K., Hossain M. Design and analysis of an efficient reversible hybrid new gate using silicon micro-ring resonator-based all-optical switch // Photonic Network Communications. 2022. V. 44. № 2. P. 116–132. https://doi.org/10.1007/s11107-022-00985-9
  13. Xu Q., Lipson M. All-optical logic based on silicon micro-ring resonators // Optics express. 2007. V. 15. № 3. P. 924–929. https://doi.org/10.1364/OE.15.000924
  14. Rakshit J.K., Chattopadhyay T., Roy J.N. Design of ring resonator based all optical switch for logic and arithmetic operations — a theoretical study // Optik. 2013. V. 124. № 23. P. 6048–6057. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2013.04.075
  15. Chun-Fei L.I., Na D. Optical switching in silicon nanowaveguide ring resonators based on Kerr effect and TPA effect // Chinese Physics Letters. 2009. V. 26. № 5. P. 054203. https://doi.org/10.1088/0256-307X/26/5/054203
  16. Rakshit J.K. Design of all optical 1-bit and 2-bit magnitude comparator using micro-ring resonator // In Conference on Lasers and Electro-optics/Pacific Rim. 2017. P. s1744.
  17. Bharti G.K., Sonkar R.K. Design and performance analysis of all-optical D and T flip-flop in a polarization rotation based micro-ring resonator // Optical and Quantum Electronics. 2022. V. 54. № 3. P. 176. https://doi.org/10.1007/s11082-022-03560-8
  18. Hossain M., Mondal K., Kumar D., Rakshit J.K., Mandal S. Design and study of silicon microring resonator based all-optical binary-coded decimal adder // Optical and Quantum Electronics. 2023. V. 55. № 12. P. 1100. https://doi.org/10.1007/s11082-023-05390-8
  19. Chao C.Y., Guo L.J. Design and optimization of microring resonators in biochemical sensing applications // Journal of lightwave technology. 2006. V. 24. № 3. P. 1395–1402. https://doi.org/10.1109/JLT.2005.863333
  20. Vardakas J.S., Zoiros K.E. Performance investigation of all-optical clock recovery circuit based on Fabry–Pérot filter and semiconductor optical amplifier assisted Sagnac switch // Optical Engineering. 2007. V. 46. № 8. P. 085005. https://doi.org/10.1117/1.2768956